電力系統(tǒng)提供所有部門所需的能源,使用電器組件,使其成為現(xiàn)代生活的支柱。這些系統(tǒng)負責(zé)向各種負載--從家用電器到工業(yè)機械--提供能源,其方法是形成一個部件網(wǎng)絡(luò),傳送、供應(yīng)和部署電力。為負載提供的電源指定為一定電壓、頻率和相數(shù)。這些系統(tǒng)利用各種能源,如煤炭和柴油,并將來源能源轉(zhuǎn)化為電能。這種轉(zhuǎn)換后的能量隨后用于能源生產(chǎn)和傳輸。整個電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)可分為發(fā)電、輸電、分輸電和配電變電站。

在能源系統(tǒng)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)可顯著提高效率。物聯(lián)網(wǎng)是一種交換數(shù)據(jù)的連接設(shè)備網(wǎng)絡(luò).使用傳感器和執(zhí)行機構(gòu)實時收集數(shù)據(jù)并將其存儲在云中,使數(shù)據(jù)能夠更快地相互作用,同時最大限度地提高存儲能力。當被應(yīng)用到電力網(wǎng)絡(luò)時,iot技術(shù)將帶來敏捷系統(tǒng)、先進的數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)分析以及智能網(wǎng)格等進步。然而,將基于IT的解決方案集成到現(xiàn)有的網(wǎng)格中并不是一個簡單的問題。本文介紹了與在電力系統(tǒng)中部署iot相關(guān)的主要挑戰(zhàn),并討論了解決這些挑戰(zhàn)的幾種方法。

傳感網(wǎng)絡(luò)

無線傳感網(wǎng)絡(luò)利用許多傳感器節(jié)點收集環(huán)境監(jiān)測、軍事監(jiān)視和動物追蹤等情景下的數(shù)據(jù)。收集到的數(shù)據(jù)通過無線傳輸傳輸?shù)椒?wù)器.在邊遠地區(qū)安裝的傳感器節(jié)點的能源供應(yīng)有限,難以輕易更換或充電。為了最大限度地利用其正常運行時間并確保長的使用壽命,電力系統(tǒng)的傳感器應(yīng)配備終身電源。這與其他電氣設(shè)備類別的要求有所不同,也是一個需要完成的繁瑣任務(wù)。

傳感器節(jié)點配備有有限的能量供應(yīng),當傳感器網(wǎng)絡(luò)部署在邊遠地區(qū)時,電池不容易被替換或充電。因此,對于電力系統(tǒng)中的無線傳感網(wǎng)絡(luò),低功率的設(shè)計可以幫助最大限度地提高電池壽命,并且可以部署能量收集來實現(xiàn)傳感器的終生能量源。

連接性

連接性是任何IOT系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵要素,因為連接方案是所有系統(tǒng)設(shè)備相互連接并能夠與云進行通信的管道。可靠的連接性是電力系統(tǒng)設(shè)計中的一個問題,特別是對于那些將部署在地理位置偏遠、覆蓋面不全的地區(qū)的系統(tǒng)。

范圍、帶寬和耗電量是決定網(wǎng)絡(luò)連接方案的主要決定因素,選擇最終將取決于特定網(wǎng)絡(luò)連接項目的需求。對于邊遠地區(qū)的電力系統(tǒng)運行,衛(wèi)星連接將是最佳選擇,而在提供充分網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地點,可使用蜂窩或Wi-Fi。

電力管理

在一個給定的電力系統(tǒng)中,iot設(shè)備執(zhí)行一系列的功能,因此需要持續(xù)不斷的能源供應(yīng),以滿足系統(tǒng)各元素的需求。電力需求因活動而異.例如,傳輸和接收功能消耗了大量可用電源。有效的?電力管理 因此,如果要有效地執(zhí)行該系統(tǒng),那么它是至關(guān)重要的。最常見的節(jié)能方法是在適當?shù)臅r候?qū)⑾到y(tǒng)放入睡眠模式(調(diào)制解調(diào)器、輕睡眠或深度睡眠)。

網(wǎng)絡(luò)安全

毫無疑問是一個相互通信的連接設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。由于在電力系統(tǒng)中收集的數(shù)據(jù)用于分析趨勢、提供建議和檢測潛在問題,因此這些數(shù)據(jù)對于確保電力系統(tǒng)正常運行至關(guān)重要。因此,電力數(shù)據(jù)是網(wǎng)絡(luò)攻擊的一個脆弱目標,特別是如果不采取適當?shù)陌踩胧?。漏洞點包括使用默認密碼、不安全通信和不安全的個人信息。如果保障措施不到位,即使自動化和人工智能的部署也會有問題。很多iot流量是未加密的,并且沒有足夠的安全支持來應(yīng)對威脅。企業(yè)必須通過采取諸如封鎖鏈、防火墻和強有力的認證協(xié)議等措施,來嚴肅對待網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)安全問題。

復(fù)雜

iot或任何其他技術(shù)的指數(shù)增長必然會推高其復(fù)雜性。隨著每一家公司都在研究自己的方法來開發(fā)這樣復(fù)雜的解決方案,協(xié)議的數(shù)量也在不斷增加。此外,大規(guī)模實施綜合信息技術(shù)解決方案需要大量的財政投資,因為它涉及設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、支持和應(yīng)用。

每一個工作區(qū)的成本取決于應(yīng)用的類型。例如,開發(fā)一個工廠監(jiān)控應(yīng)用程序?qū)⑿枰褂肕QTT協(xié)議。如果同一應(yīng)用程序需要一個具有API集成的強大用戶界面,那么可以使用TP協(xié)議。如果需要實時監(jiān)測傳感器數(shù)據(jù)以進行維護,則可能需要COAP協(xié)議。顯然,為如此復(fù)雜的應(yīng)用程序設(shè)計一個架構(gòu)是一個巨大的挑戰(zhàn)。

傳感器可靠性

傳感器在IOT系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,從環(huán)境中收集數(shù)據(jù)并將其傳送回服務(wù)器。電力系統(tǒng)中使用的傳感器必須準確可靠,以確保正確的數(shù)據(jù)分析。然而,大功率波動可能會損害這些傳感器,諸如受到?jīng)_擊、高溫、塵埃和其他污染物的影響等條件可能會縮短它們的壽命。工程師可以通過選擇適合在特定環(huán)境中工作的傳感器來防止問題的發(fā)生.這就要求考慮傳感器可能面臨的所有操作條件,指定一個適合于任務(wù)的傳感器,并相應(yīng)地設(shè)計系統(tǒng)。

缺乏基礎(chǔ)設(shè)施和技能組合

由于生物技術(shù)網(wǎng)技術(shù)在醫(yī)學(xué)、教育、采礦和運輸?shù)雀鞑块T都得到了使用,因此只有在滿足了所有先決條件,例如充分的電力供應(yīng)和數(shù)據(jù)收集基礎(chǔ)設(shè)施之后,才能實施生物技術(shù)網(wǎng)系統(tǒng)。就電力系統(tǒng)而言,現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施將需要額外的空間,以建立綜合通信技術(shù)項目的硬件,并為監(jiān)測工作進行必要的連接。必須實現(xiàn)這一目標的規(guī)模是巨大的,因為幾乎所有目前的基礎(chǔ)設(shè)施都是在考慮到電力系統(tǒng)組件的情況下建立的。

30.信息和通信技術(shù)仍然是一個相當新的概念,正在緩慢地進入主要技術(shù)部門。部署到現(xiàn)有的系統(tǒng)需要工程師具備必要的技能,并正確地了解現(xiàn)有的電力系統(tǒng),而該系統(tǒng)正在被集成。維護這些復(fù)雜而昂貴的系統(tǒng)也需要有熟練的專業(yè)人員。

環(huán)境安全

如果自然災(zāi)害或其他事件發(fā)生,導(dǎo)致電力系統(tǒng)崩潰,則可以利用國際通信技術(shù)網(wǎng)的端到端備份功能。設(shè)計具有電源和數(shù)據(jù)備份的iot系統(tǒng)一直是一個挑戰(zhàn)。由于額外的硬件在設(shè)計中消耗了空間,并涉及資源利用的經(jīng)常性成本,公司往往忽略那些功能和數(shù)據(jù)不那么重要的系統(tǒng)。即使實現(xiàn)了電源備份機制,它也很容易發(fā)生故障,因為停電可能比災(zāi)難事件本身持續(xù)的時間更長。

在這種情況下,數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化算法可以幫助官員確定向受影響地區(qū)提供應(yīng)急電源的替代途徑,提供更關(guān)鍵/更重要的系統(tǒng)。這些算法還可用于為沒有直接受災(zāi)害影響但由于輸電線路受損而面臨停電的地區(qū)提供備用電力傳輸源。

但是,由于不同區(qū)域使用不同的iot系統(tǒng)架構(gòu),設(shè)計這些算法時面臨定制的挑戰(zhàn)。每次都必須從零開始設(shè)計算法和備份機制,這取決于條件和對更關(guān)鍵的系統(tǒng)元素的理解。